本发明涉及竹腔气体采集技术领域，具体涉及一种竹腔内气体采集装置及方法。
背景技术：
毛竹是陆地生态系统一种重要的碳汇竹种，它能在生长过程中吸收co2，并具有长期的储存能力。毛竹竹秆具有特殊的生物学结构，其竹腔是中空的，含有大量的co2气体。因此，研究毛竹竹腔内co2气体的动态变化对于了解竹林碳排放特征及内在机理具有重要科学意义，是一个新的突破点。若能开发出有效、便捷、长期的测定竹腔内co2气体的浓度及其动态变化的方法，则可以为研究竹林碳排放的来源提供科学依据和技术支撑，大大促进竹林碳汇功能的研究。
目前对竹腔内co2气体采集方法的研究极少，仅见个别研究者采用原始的破坏性采样方法，将竹伐倒后截成数段运回实验室，将竹秆砍出一个缺口，然后采集竹腔内的气体测定浓度。这种方法虽然能够达到测量毛竹竹腔内的气体这一目的，但破坏了竹子的活性，在对竹秆砍缺口的过程中容易使竹腔内的气体逸失，导致测量数据不够准确。而且，这种方法只能进行一次性的破坏性采样，不能进行同一毛竹的连续长期测量，也无法检测毛竹竹腔内气体的动态变化。目前尚缺乏采集毛竹竹腔内co2气体的有效方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种竹腔内气体采集装置及方法。本发明提供的装置材料简便，成本低，利用所述装置进行操作，不影响竹子的正常生长，且能够对竹腔内部的气体进行高效采集；且所述装置能够实现连续对大量竹子竹腔内部的气体动态变化进行长期监测，推广性强，适用范围大。
本发明提供了一种竹腔内气体采集装置，所述装置包括垫片(1)、密封胶(2)、采气筒(3)和采气袋(4)；所述密封胶(2)用于将所述垫片(1)固定于竹秆外壁。
优选的是，所述垫片(1)包括橡胶垫片。
优选的是，所述垫片(1)包括圆形垫片，所述圆形垫片的直径为10～15mm。
优选的是，所述垫片(1)的厚度为1～4mm。
优选的是，所述采气筒(3)包括依次连接的针头、三通阀和针管。
优选的是，所述针头的外径小于2mm。
优选的是，所述采气袋(4)包括采气袋接口和袋体，所述采气袋接口用于与针头衔接。
优选的是，所述采气袋接口包括金属旋钮和置于所述金属旋钮内的硅胶垫。
本发明还提供了基于上述技术方案所述装置的竹腔内气体采集方法，包括以下步骤：
1)在竹秆侧壁钻小孔，用密封胶(2)将垫片(1)固定在所述小孔上，封堵小孔；
2)稳定至少24h后，将采气筒(3)的针头穿过所述垫片(1)刺入小孔，采集竹腔内的气体；
3)将步骤2)采集得到的气体注入采气袋(4)中。
优选的是，步骤1)所述小孔的直径为1～3mm。
本发明提供了一种竹腔内气体采集装置。本发明所述装置通过竹子侧壁小孔，采用密封胶和垫片进行密封，对竹子进行原位检测，能够使竹子受到的伤害最小，不影响其正常生长，又利于保持竹秆内气体的密封性，保证了监测结果的真实可靠性，结合采气筒和采气袋的使用，操作简便，可行性强，便于进行长期监测。本发明提供的装置材料简便易得，成本低，各操作环节密封性好，保证测得的数据准确可靠，利用所述装置进行操作，不影响竹子的正常生长，且能够对竹腔内部的气体进行高效采集；且所述装置能够实现连续对大量竹子竹腔内部的气体动态变化进行长期监测，推广性强，适用范围大。
附图说明
图1为本发明提供的气体采集装置示意图；
图2为本发明提供的采气袋示意图；
图3为本发明提供的垫片固定示意图；
图4为本发明实施例1提供的电钻钻孔图；
图5为本发明实施例1提供的垫片固定图；
图6为本发明实施例1提供的气体采集图；
图7为本发明实施例1提供的气体注入采气袋图。
具体实施方式
本发明提供了一种竹腔内气体采集装置，所述装置包括垫片(1)、密封胶(2)、采气筒(3)和采气袋(4)；所述密封胶(2)用于将所述垫片(1)固定于竹秆外壁。本发明所述采集装置适用于所有类型的竹子，优选适用于毛竹。图1为本发明提供的气体采集装置示意图，其中(1)为垫片、(2)为密封胶、(3)为采气筒，(4)为采气袋。
本发明所述密封胶(2)用于固定垫片(1)。本发明对所述密封胶(2)的材质没有特殊限定，采用能够将垫片(1)粘牢固定在竹秆外壁上的常规密封胶材料即可。本发明所述密封胶简易有效，适用于竹子竹秆，能够固定垫片(1)。
本发明所述垫片(1)通过密封胶(2)固定于竹秆外壁上。本发明所述垫片(1)具有密封作用，在本发明中，所述垫片(1)优选包括橡胶垫片，更优选为硅橡胶垫片。本发明所述材料的垫片简易易得，具有很强的气密性。在本发明中，所述垫片(1)包括圆形垫片，所述圆形垫片的直径优选为10～15mm，更优选为12mm。在本发明中，所述垫片(1)的厚度优选为1～4mm，更优选为2mm。
固定完垫片(1)后，本发明通过采气筒对竹腔内气体进行采集。在本发明中，所述采气筒(3)优选包括依次连接的针头、三通阀和针管。在本发明中，所述三通阀用于连接针头和针管，安装及拆卸方便；当取气体样品时，先将三通阀与针管、针头分别旋紧安装，然后将三通阀的上面的旋钮旋到针管和针头相通，形成一个针管、三通阀、针头的密闭空间；在取完气体后，再将三通阀旋钮旋到密闭位置，形成针管的密闭空间，用于暂时贮存气体；然后，将采气筒(3)的针头插入采气袋(4)的金属接口后，将三通阀旋钮旋到与取气时一样位置，把针管内的样品气体打入采气袋(4)中。在本发明中，所述针头的外径优选小于2mm。
采集气体后，本发明将气体注射于采气袋(4)中进行保存。在本发明中，所述采气袋(4)优选包括采气袋接口和袋体，所述采气袋接口用于与针头衔接。在本发明中，所述采气袋接口优选包括金属旋钮和置于所述金属旋钮内的硅胶垫。在本发明中，所述采气袋接口能够密封采气袋(4)，还能够与针头衔接，防止气体泄露。本发明所述硅胶垫置于所述金属旋钮内，便于更换。在本发明中，所述采气袋(4)优选为真空密封采气袋。在本发明具体实施例中，所应用的采气袋示意图如图2所示。
本发明还提供了基于上述技术方案所述装置的竹腔内气体采集方法，包括以下步骤：
1)在竹秆侧壁钻小孔，用密封胶(2)将垫片(1)固定在所述小孔上封堵小孔；
2)稳定至少24h后，将采气筒(3)的针头穿过所述垫片(1)刺入小孔，采集竹腔内的气体；
3)将步骤2)采集得到的气体注入采气袋(4)中。
本发明在竹秆侧壁钻小孔，用密封胶(2)将垫片(1)固定在所述小孔上，封堵小孔。本发明所述垫片中心优选与小孔圆心对应，如图3所示。在本发明中，所述小孔的直径为1～3mm，更优选为2mm。本发明对所述小孔的制备没有特殊限定，采用普通电钻进行钻孔即可。钻孔后，本发明立即采用密封胶(2)将垫片(1)进行固定，以防气体泄露。
稳定至少24h后，本发明将采气筒(3)的针头穿过所述垫片(1)刺入小孔，采集竹腔内的气体。本发明对气体的采集量没有特殊限定，根据需要进行采集即可。
抽取气体后，本发明将步骤2)采集得到的气体注入采气袋(4)中。本发明采集得到的气体能够用于co2浓度的检测，也能够观测出竹腔内co2的动态特征。气体采集后，由于所述垫片(1)的密封作用，竹腔内气体仍保持密封状态。在本发明中，两次气体采集的时间间隔优选至少1小时以上。
下面结合具体实施例对本发明所述的一种竹腔内气体采集装置及方法做进一步详细的介绍，本发明的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
收集毛竹竹腔内co2气体时，先用直径2mm的电钻将毛竹竹秆钻出小孔(如图4所示)，然后用密封胶(2)将橡胶垫片(1)固定在小孔上面(如图5所示)，并使橡胶垫片的圆心对准小孔。稳定至少24小时后，用采气筒(3)的针头刺入小孔抽取20ml的气体(如图6所示)，注入到做好标记的真空密封采气袋(4)中(如图7所示)，带回实验室用气相色谱仪测量气袋中的co2浓度，以此观测出毛竹竹腔内的co2动态特征。
实施例2
采用实施例1的方法对竹腔内气体进行采集，检测，检测结果如表1所示。
表1竹腔内和竹林内co2浓度(ppm)日变化的对比分析
表1的结果表明，竹腔内的co2气体浓度远远高于竹林内的co2气体浓度，且呈现出迅速减少的日变化趋势，与毛竹光合速率日变化的趋势正好相反，表明竹腔内的co2可能被用于竹秆的光合作用，这为将来研究毛竹竹秆光合作用中co2的来源提供了重要科学依据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。